水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因OsLCT3的克隆与功能研究

【目的】部分稻米镉超标严重影响我国粮食质量安全,本研究旨在鉴定对稻米镉积累有调控作用的基因,为阻控稻米镉积累提供新的基因资源。【方法】通过逆转录PCR和RACE技术,克隆了水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因家族的一个新成员OsLCT3。通过生物信息学方法对OsLCT3的自然变异进行分析,对OsLCT3蛋白的理化性质进行预测;利用实时荧光定量PCR分析其全生育期表达模式及对镉、锰、铁胁迫的响应;采用融合报告基因定位法探究OsLCT3的亚细胞定位。通过苗期镉胁迫水培以及镉污染土壤的成熟期植株各部位的镉及二价矿质金属元素测定,分析敲除OsLCT3对水稻二价阳离子运输的影响。此外,通过酵母细胞的异源功能互补验证OsLCT3对酵母镉耐受性的影响。【结果】OsLCT3仅存在于部分水稻品种中,编码区全长1263 bp,根据编码区变异其氨基酸序列可划分为5个单倍型,编码的蛋白具有12个跨膜结构域,与小麦、节节麦的LCT亲缘关系较近,与水稻OsLCT_(2)的同源性仅52%,与籼稻、粳稻两个亚种OsLCT_(1)的同源性分别为49%、47%。OsLCT3在生长发育的各时期均在根部高表达,在扬花期的表达最高,且在根部的表达受镉胁迫及过量铁、锰的抑制,蛋白定位于质膜。与野生型相比,oslct3敲除系苗期株高降低,地上部的镉、铁、锌含量降低,根部铁含量升高,其他元素含量不变;根部镉、铁、锌向地上部的转运率降低。大田条件下,oslct3敲除系成熟期的茎叶和糙米镉含量较野生型均显著下降,稻草和糙米锰、铜、铁、锌含量较对照无显著差异。表达OsLCT3导致酵母对镉胁迫更敏感。【结论】OsLCT3参与根部的镉、铁、锌向地上部的运输,正调控稻米镉积累。

水稻积累及耐受镉和砷的分子机制与育种实践

近些年来,我国农田镉、砷污染日益严重,导致稻米镉、砷超标事件时有发生。稻米是全球约一半人口的主粮,也是人体从食物中摄入镉和砷的主要来源,土壤中的镉和砷被水稻吸收后,通过食物链的富集作用在人体内积累,进而危害人体健康。因此,减少镉、砷在稻米中的积累成为保障我国粮食质量安全和促进水稻产业发展亟待解决的重要问题。研究水稻对镉和砷的累积机制,在此基础上培育镉、砷低积累水稻品种,是解决稻米镉和砷超标最经济的方法,对实现污染农田的稻米安全生产具有重要意义。本研究主要综述了农田镉和砷的存在形态及生物有效性,阐述了水稻吸收、转运镉和砷的分子机制,以及镉、砷耐受机制,概述了镉、砷低积累水稻育种进展,并对未来的发展方向进行了展望,旨在为减少水稻籽粒镉、砷含量的研究提供一些参考。

Heterosis Expression of Hybrid Rice in Natural-and Short-Day Length Conditions

Development of hybrid rice is an important strategy to increase yields of irrigated rice in China. Day length is a highly important environmental factor for hybrid rice adaptability, productivity and quality. Heterosis of hybrid rice has been utilized under natural- （long） day length conditions in the middle and lower reaches plain of Yangtze River Valley in China for a long time. However, whether the hybrid rice can show heterosis under short-day length conditions is unknown. In this study, we analyzed plant height, grain number per panicle, and other yield related traits of hybrid rice Liangyoupeijiu （LYP9） and its parents （Pei＇ai 64S and 93-11） under natural- and short-day length conditions and compared the respective heterosis. Results showed that earlier heading, reduced plant height, and reduced grain number per panicle were found in these three varieties under short-day length conditions relative to those under natural-day length conditions. In either natural- or short-day length conditions, heterosis of LYP9 was mainly displayed in grain number per panicle and plant height. This study may help in breeding and selectina suitable hybrid rice for different re qions with natural- or short-day length.

袁隆平老师科研创新成功密码浅析

2021年5月22日袁隆平老师离开后,习近平总书记第一时间作出向袁隆平同志学习的重要指示,高度肯定其为我国粮食安全、农业科技创新、世界粮食发展作出的重大贡献,要求广大党员、干部和科技工作者要向袁隆平同志学习,强调学习他热爱党、热爱祖国、热爱人民,信念坚定、矢志不渝,勇于创新、朴实无华的高贵品质,学习他以祖国和人民需要为己任,以奉献祖国和人民为目标,一辈子躬耕田野,脚踏实地把科技论文写在祖国大地上的崇高风范。袁老师过世后,社会各界许许多多中青年、老人孩子特地赶到长沙雨中排长队送袁老师最后一程,或通过各种方式缅怀袁老师。

南繁有梦,撒向天涯都是爱

我叫赵炳然,1987年从四川大学毕业后,来到湖南杂交水稻研究中心,三十多年来,一直跟随袁隆平老师开展南繁科研工作。2021年5月22日,我们最害怕的事情还是发生了,袁老师永远离开了我们。作为身边工作人员,作为他的学生,我一直守候在灵堂前,锥心之痛无法言表。23日一大早,一位满头白发的老人家,步履蹒跚地来到灵堂前,深深鞠躬后,一下子匍匐在地上嚎啕大哭,边哭边念叨:“袁老师啊,我们舍不得您走啊。”

不同锰浓度环境下OsNRAMP5突变对水稻耐热性和主要经济性状的影响

OsNRAMP5是水稻吸收镉、锰的主效转运蛋白。OsNRAMP5突变造成水稻镉含量大幅度降低,使其成为镉低积累水稻分子育种中最重要的靶标基因,而其突变造成的锰含量大幅度降低是否会影响水稻农艺性状和环境适应性一直备受关注且存在争议。以籼稻华占、粳稻中花11这2种不同遗传背景下同一突变位点的osnramp5突变株系为材料,采用不同锰浓度水培和大田试验比较分析了它们的耐热性和主要经济性状。结果表明,苗期在正常浓度锰供应条件下,2种遗传背景的osnramp5突变株系耐热性并未明显下降,但在环境锰不足的条件下,2种遗传背景osnramp5突变株系的耐热性均大幅度下降。在土壤锰含量为312 mg/kg的正常锰浓度大田条件下,籼稻华占的osnramp5突变株系产量和稻米品质较野生型均无显著差异,但粳稻中花11的osnramp5突变株系的千粒重和胶稠度降低;开花期高温使2种遗传背景的osnramp5突变株系的每穗总粒数、结实率和千粒重均显著下降,且造成粳稻中花11的osnramp5突变株系的垩白粒率和垩白度上升。在土壤锰含量为102mg/kg的低锰浓度大田条件下,2种遗传背景的osnramp5突变株系的有效穗、每穗总粒数、结实率和千粒重均显著下降,垩白粒率和垩白度上升。说明籼稻的osnramp5突变株系在富含锰的镉污染地区有很大的应用潜力,但在种植时应避开抽穗期高温和低锰田块,而粳稻的osnramp5突变株系在南方稻区的环境适应性较差。